知识梳理
1、空间向量的有关概念
(1)把具有大小和方向的量叫做向量,其长度叫做空间向量的模.
(2)同向且等长的有向线段表示同一向量或相等的向量.
2、空间向量的加法与数乘向量运算的运算律:
(1)加法交换律:`vec(a)+vec(b)=vec(b)+vec(a)`
(2)加法结合律:`(vec(a)+vec(b))+vec(c)=vec(a)+(vec(b)+vec(c))
(3)数乘分配律:`lambda(vec(a)+vec(b))=lambdavec(a)+lambdavec(b)`
3、共线向量与共面向量
(1)共线向量定理:对空间任意两个向量`vec(a)、vec(b)(vec(b)!=vec(0))`,`vec(a)"//"vec(b)`的充要条件是存在实数`lambda`,使`vec(a)=lambdavec(b)`.
推论:如果`l`为经过已知点`A`平行于已知非零向量`vec(a)`的直线,那么,对任一点`O`,点`P`在直线`l`的充要条件是存在实数`t`,满足等式`vec(OP)=vec(OA)+tvec(a)`,其中向量`vec(a)`叫做直线`l`的方向向量.
(2)共面向量定理:如果两个向量`vec(a)、vec(b)`不共线,则向量`vec(p)`与向量`vec(a)、vec(b)`共面的充要条件是存在实数对`x、y`,使`vec(p)=xvec(a)+yvec(b)`.
推论:空间一点`P`位于平面`MAB`内的充分必要条件是存在有序数对`x、y`,使`vec(MP)``=xvec(MA)+``yvec(MB)`,或对空间任一定点`O`,有`vec(OP)``=vec(OM)+``xvec(MA)+``yvec(MB)`.
4、空间向量基本定理:如果三个向量`vec(a)、vec(b)、vec(c)`不共面,那么对空间任一向量`vec(p)`,存在一个唯一有序实数对`x`、`y`、`z`,使`vec(p)=xvec(a)+yvec(b)+zvec(c)`.由此可知,如果三个向量`vec(a)`、`vec(b)`、`vec(c)`不共面,那么所有空间问量所组成的集合就是`{vec(p)|``vec(p)=xvec(a)+yvec(b)+zvec(c),x、y、zinR}`,这个集合可看作是由向量`vec(a)`、`vec(b)`、`vec(c)`生成的,把`{vec(a)、vec(b)、vec(c)}`叫做空间的一个基底,`vec(a)`、`vec(b)`、`vec(c)`都叫做基向量.
推论:设`O、A、B、C`是不共面的四点,则对空间任一点`P`,都存在唯一有序实数对`x、y、z`,使`vec(OP)``=xvec(OA)+``yvec(OB)+``zvec(OC)`.
5、两个向量的数量积
(1)已知空间向量`vec(a)、vec(b)`,则`|vec(a)||vec(b)|cos<vec(a),vec(b)>`
叫做向量`vec(a),vec(b)`的数量积,记作`vec(a)·vec(b)`,即`vec(a)·vec(b)=|vec(a)||vec(b)|cos<vec(a),vec(b)>`.
(2)空间向量数量积的性质:
①`vec(a)·vec(e)=|vec(a)|cos<vec(a),vec(e)>`
②`vec(a)_|_vec(b)hArrvec(a)·vec(b)=0`
③`|vec(a)|^2=vec(a)·vec(a)`
(3)空间向量数量积的运算律:
①`(lambdavec(a))·vec(b)=lambda(vec(a)·vec(b))`
②`vec(a)·vec(b)=vec(b)·vec(a)`(交换律)
③`vec(a)·(vec(b)+vec(c))=vec(a)·vec(b)+vec(a)·vec(c)`(分配律)
6、空间直角坐标系
(1)如果空间的一个基底的三个基向量互相垂直,且长度为1,则这个基底叫做单位正交基底.
(2)在空间直角坐标系中,让右手拇指指向`x`轴的正方向,食指指向`y`轴的正方向,如果中指能指向`z`轴的正方向,则称这个坐标系为右手直角坐标系.
(3)如图,`vec(i)、vec(j)、vec(k)`为坐标向量(单位向量、正交基底),对于空间任一点`A`,对应一个向量`vec(OA)`,于是存在唯一的唯一有序实数对`x`、`y`、`z`,使`vec(OA)=xvec(i)+yvec(j)+zvec(k)`,这个数组`(x、y、z)`叫做`A`点在空间直角坐标系下的坐标,记作`A(x、y、z)`.
7、向量的直角坐标运算
设`vec(a)=(a_1,a_2,a_3)`,`vec(b)=(b_1,b_2,b_3)`,
则`vec(a)+vec(b)=(a_1+b_1,a_2+b_2,a_3+b_3)`;
`vec(a)-vec(b)=(a_1-b_1,a_2-b_2,a_3-b_3)`
`lambdavec(a)=(lambdaa_1,lambdaa_2,lambdaa_3)`
`vec(a)·vec(b)=a_1b_1+a_2b_2+a_3b_3`
`vec(a)"//"vec(b)hArra_1=lambdab_1,a_2=lambdab_2,a_3=lambdab_3(lambdainR)`
`vec(a)_|_vec(b)hArra_1b_1+a_2b_2+a_3b_3=0`
设`A(x_1,y_1,z_1)`,`B(x_2,y_2,z_2)`,则
`vec(AB)=vec(OB)-vec(OA)=(x_2,y_2,z_2)-(x_1,y_1,z_1)`
`=(x_2-x_1,y_2-y_1,z_2-z_1)` |
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8、在空间直角坐标系中,已知`A(x_1,y_1,z_1)`,`B(x_2,y_2,z_2)`,
则`d_(AB)=|AB|=sqrt(vec(AB)·vec(AB))``=sqrt((x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2)`,
其中`d_(AB)`表示`A`与`B`两点间的距离,这就是空间两点间的距离公式. |